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In der vorliegenden Arbeit wird die Darstellung einer Reihe monoarylsubstituierter Bisdimethylamino-1-bromo-2-arlydiborane(4) beschrieben. Sowohl die Umsetzung der monoarylsubstituierten Ligandenvorstufen mit einem weiteren Äquivalent Lithium- oder Natriumaryl in einem Ether/Toluol-Gemisch als auch die Umsetzung von 1,2-Dibrom-bis(dimethylamino)diboran(4) mit einem mehrfachen Überschuss Lithium- oder Natriumaryl führte zur Bildung von diarylsubstituierten Diboranen(4). Umsetzung der Ligandenvorstufen mit Lithiumorganylen, wie beispielsweise Li[CH3] oder Li[C4H9] führt zu doppelt deprotonierten Verbindungen. Werden die dilithiierten Verbindungen mit Metallhalogeniden der Gruppe 4 in einem Toluol/Ether-Gemisch umgesetzt, können [2]Borametallocenophane erhalten werden. Von einigen der Verbindungen konnte die Struktur im Festkörper mittels Einkristallstrukturanalyse bestimmt werden. Die Verbindungen zeigen in Lösung ein dynamisches Gleichgewicht, welches durch die Flexibilität der B-B-Brücke ermöglicht wird. Dieses konnte mittels NMR Spektroskopie untersucht werden. Auch die Reaktivität der Verbindungen wurde erforscht. Versuche zur oxidativen Addition von Platin(0) in die B-B-Bindung, wie sie bereits für ähnliche Systeme beschrieben waren, scheiterten. Ebenfalls nicht erfolgreich war der versuchte Austausch der Dimethylaminogruppen an den Bor-Atomen. Di(fluorenyl)substituierte [2]Borametallocenophane zeigen in der Reihe der dargestellten Verbindungen ein einzigartiges Verhalten. Wird die dilithiierte Liganden-Vorstufe bei der Umsetzung mit den Metallhalogeniden der Gruppe 4 Licht ausgesetzt, so lagert sie zum 1,3-Diboretan um. Auch oxidativ kann diese Umlagerung ausgelöst werden. Das Umlagerungsprodukt war von anderen Reaktionen bereits bekannt, konnte im Rahmen dieser Arbeit aber erstmals strukturell charakterisiert werden. Die Dichloroverbindungen der [2]Borametallocenophane können mittels Li[CH3] in die entsprechenden Dimethylkomplexe überführt werden. Damit besteht die Möglichkeit, die Verbindungen nicht nur mit MAO, sondern auch mit alternativen Co-Katalysatoren, wie beispielsweise Tris-(pentafluorphenyl)boran für die Olefinpolymerisation zu aktivieren. Die Aktivierung mittels MAO wurde sowohl mittels NMR- als auch mittels UV/Vis-Spektroskopie bei verschiedenen [Al]/[Zr] Verhältnissen untersucht. Neben den [2]Borametallocenonphanen konnte mit Verbindung [(n5-C29H37)2ZrCl2] das erste Metallocen mit dem neuen OctafluH-Liganden und zwei koordinierenden Arylgruppen dargestellt werden. Um die Polymerisationseigenschaften der Verbindungen zu untersuchen, wurde ein neuer Versuchsaufbau entworfen. Zur Überwachung der Polymerisationen wurde ein Programm entwickelt, was in der Lage war, verbrauchte Gasmenge und Temperatur im Reaktoraufzuzeichnen. Hier wurden die katalytischen Eigenschaften einer Serie von [2]Borametallocenophanen und des dargestellten Metallocens [(n5-C29H37)2ZrCl2] in der Ethen-Homopolymerisation untersucht. Diese Polymere wurden mittels DSC auf ihre thermischen Eigenschaften hin geprüft. Ausgewählte Polymere wurden in Zusammenarbeit mit der LyondellBasell Industries, Basell Polyolefine GmbH, Frankfurt mittels GPC auf ihr mittleres Molekulargewicht und dessen Verteilung hin untersucht. Alle Daten wurden mit denen von industriell verwendeten Katalysatoren und den von Kraft bekannten [1]Borametallocenophanen verglichen. In weiteren Untersuchungen wurde überprüft, in wie weit die Polymerisationsbedingungen, wie beispielsweise das [Al]/[Zr]-Verhältnis, die Temperatur oder der Druck Auswirkungen auf die Eigenschaften des Polymers haben. Eine Reihe von Komplexen wurde überdies in der Ethen/[1]Hexen-Copolymerisation untersucht. Die erhaltenen Copolymere wurden mittels DSC-, GPC-, IR- und NMR- Spektroskopie analysiert. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass eine Reihe neuer Verbindungen dargestellt und charakterisiert werden konnte, wobei insbesondere der neuartige Ligand OctafluH (C29H38) eingesetzt wurde. Die dargestellten [2]Borametallocenophane sind aktive Katalysatoren in der Ziegler-Natta ähnlichen Olefinpolymerisation. Die dargestellten Polymere wurden mittels verschiedener Methoden untersucht. Es zeigte sich, dass [2]Borametallocenophane langkettige Polyolefine und Ethen/1-Hexen Copolymere liefern können.
Umsetzungen N-heterocyclischer Carbene mit Boranen führen zur Bildung von „Lewis-Säure-Base-Addukten“. In Abhängigkeit des Substitutionsmusters der eingesetzten Borane bzw. Carbene eignen sich die erhaltenen Addukte als Ausgangsverbindungen zur Realisierung verschiedener Strukturmotive. Mit geeigneten Übergangsmetallfragmenten gelingt die Darstellung von sigma-Boran-Komplexen bzw. Basen-stabilisierter Boryl-Komplexe, welche mittels spektroskopischer Methoden sowohl im Festkörper, als auch in Lösung untersucht wurden. Ebenfalls gelingt die Synthese Basen-stabilisierter Borirane und einer tetraedrischen Borid-Spezies. Zudem wird ein selektiver Zugang zu Basen-stabilisierten Diborenen entwickelt, wobei deren Bindungssituation und Reaktivität im Detail diskutiert wird. So kann das B=B-Fragment in polymere Spezies eingebunden werden oder als Ligand an Übergangsmetalle koordinieren.
Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur Chemie des höherkoordinierten Siliciums dar. Im Vordergrund standen die Synthese und Charakterisierung neuer neutraler penta- und hexakoordinierter Silicium(IV)-Komplexe sowie die Synthese, Charakterisierung und Untersuchung der Reaktivität eines neuartigen Donor-stabilisierten Silylens.
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Synthese und Eigenschaften von (Hydroxymethyl)dimethylgerman und (Hydroxymethyl)diphenylgerman
(1988)
Die (Hydroxymethyl)diorganylgermane (CH\(_3\))\(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH und (C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH wurden - ausgehend von GeCl\(_4\) - durch eine jeweils vierstufige Synthese mit einer Gesamtausbeute von 15 bzw. 32% dargestellt (GeCl\(_4\) ---+ Cl\(_3\)GeCH\(_2\)Cl -> R \(_2\)Ge(Cl)CH \(_2\)Cl ->R \(_2\)Ge(OAc)CH\(_2\)OAc--) R \(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH; R = CH\(_3\) bzw. C\(_6\)H\(_5\) ). Die chemische Reaktivität der Germane (CH\(_3\))\(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH und (C\(_6\)H\(_5\))\(_2\)Ge(H)CH\(_2\)OH wird durch deren Ge-H- und 0-H-Bindung bestimmt.
The synthesis of the (hydroxymethyl)diorganylsilanes R\(^1\)R\(^2\)Si(H)CH\(_2\)OH (4a: R\(^1\) = R\(^2\) = CH\(_3\), 2-silaisobutanol; 4b: R\(^1\) = CH\(_3\), R\(^2\) == C\(_6\)H\(_5\); 4c: R\(^1\) == R\(^2\) = C\(_6\)H\(_5\))is achieved bythereactionof R\(^1\)R\(^2\)Si(Cl)CH\(_2\)Cl (2a-c) with AcOH/NEt\(_3\) to R\(^1\)R\(^2\)Si(OAc)CH\(_2\)OAc (Ja-c), followed by treating with LiAlH\(_4\) and hydrolysis.
Die Synthese des selektiven Antimuskarinikums Cyclohexylpheny\{3-piperidinopropyl)sila· nol (1 b) wird beschrieben. 1 b wurde - ausgehend von (3·Chlorpropyl)trimethoxysilan - durch eine vierstufige Reaktionsfolge erhalten und als Hydrochlorid 2b mit einer Gesamtausbeute von etwa 45°/o isoliert. - 1 b ist aufgrund seiner großen pharmakologischen Se· lektivität zu einer Standardsubstanz in der experimentellen Pharmakologie bei der Differenzierung von Muskarinrezeptoren geworden.
Sila-Hexocyclium-methylsulfat (7b), ein Silicium-Analogon des therapeutisch eingesetzten Antimuscarinileums Hexocyclium-methylsulfat (7a), wurde durch eine sechsstufige Synthese - ausgehend von (CH\(_3\)0)\(_3\)SiCH\(_2\)Cl - dargestellt (Gesamtausbeute 16%). Außerdem wurden die hiervon abzuleitende freie Base 9b (fünfstufige Synthese, ausgehend von (CH\(_3\)0)\(_3\)SiCH\(_2\)O; Gesamtausbeute 29%) und das strukturverwandte (Aminomethyl)silanol 13 (dreistufige Synthese, ausgehend von cyclo-C\(_6\)H\(_{11}\)(C\(_6\)H\(_5\))Si(OCH\(_3\))CH\(_2\)Cl, Gesamtausbeute 46$) synthetisiert. 7b ist ein hochwirksames und selektives Antimuscarinikum, das in der experimentellen Pharmakologie aufgrund seines bemerkenswerten Selektivitätsprofils zur Klassifizierung von Subtypen muscarinischer Rezeptoren eingesetzt wird.
Das zwitterionische Tctratluoro[2-(pyrrolidinio) ethyl]silicat (4) wurde durch Reaktion von Trimethoxy( 2-pyrrolidinoethyl)silan (5) mit Fluorwasserstoff in einem Ethanol/Flußsäure-Gemisch bei 0 °C synthetisiert. Die Kristall- und Molekülstruktur von 4 wurde bei - 100 °C mittels einer Einkristall-Röntgenstrukturanalyse untersucht. Außerdem wurde 4 durch NMR-Untersuchungen in Lösung charakterisiert (CD\(_3\)CN: \(^1\)H, \(^{13}\)C).
The racemic Si-functional acetylsilanes tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))[ MeC(O)]SiF (1) and tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))[MeC(O)]SiH (2) and the racemic acetylsilanol tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))[MeC(O)]SiOH (3) were synthesized from Si(OMe)\(_4\) (4) as substrates for microbial reductions [4 -> tBuSi(OMe)\(_3\) (5) -> tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))Si(OMe)\(_2\) (6) -> tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))SiF\(_2\) (7)-> tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))(CH\(_2\) = C(OMe))SiF (8) -> 1; 8 -> tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))[CH\(_2\) = C(OMe)]SiH (9) -> 2; 6 -> tBu(Me\(_3\)SiCH\(_2\))[CH\(_2\) = C(OMe)]SiOMe (10) -> 3]. Compounds 1-3 were found to be reduced by cells of Trigonapsis variabilis (DSM 70714) ( = SiC(O)Me -> = SiCH(OH)Me}. The crystal and molecular structure of 3 was studied by singlecrystal X-ray diffraction. In the crystal, racemic 3 forms infinite chains built up by intermolecular 0-H .. ·O bonds between the hydroxyl and acetyl groups of molecules of the same absolute configuration.
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The goals of the present study were: (1) to investigate thc binding properlies oi (R)- and (S)-procyclidine and two aehiral derivatives of muscarinic M\(_1\)• M\(_2\) and M\(_4\) receptor subtypes and (2) to identify the interaetions which allow these receptors to diseriminate between the two stereoisomers. (R)-Procyclidine showed a higher affinity for human neuroblastoma NB-OK 1 muscarinie M\(_1\) and rat striatum musearinie M\(_4\) receptors. a~ compared to rat cardiac M\(_2\) receptors. (S)-Procyclidine had a 130-iold lower affinity than (R)-procyclidine for M\(_1\) and M\(_4\) receptors. and a 40-fold lower affinity for M\(_2\) receptors. Pyrrinol. the aehiral diphenyl derivative with the eyclohexyl g.roup of (S}-procyclidine replaeed by a phenyl group, has an eight-fold lower affinity for M\(_1\) and M\(_4\) receptors. as eompared to (R)-procyclidine, and a three-fold lower affinity for M\(_2\) receptors. Hexahydro-procyclidine. the eorresponding achiral dicyclohexyl compound, had a 10- to 20-fold lower affinity than (R)-procyclidine for the three reeeptors. The inerease in binding free energy, which is observed when the phenyl and eyclohexyl groups of procyelidine are separately replaeed by cyclohexyJ and phenyl groups, respectively. was additive in the ease of M\(_1\)• M\(_2\) and M\(_4\) receptcrs. This indicates that the musearinic reeeptor s!ereoseleetivity was based on the eoexistence of two binding sites, one preferring a phenylrather than eyclohexyl group and the seeond preferring a cyclohexyl rather than a phenyl group. In addition. there were aiso binding sites for the hydroxy moiety and the protonated amino group of the ligands. The greater affinity and stereoselectivity of M\(_1\) and M\(_4\) muscarinic receptors for (R)-procyelidine reflected the better fit of the eyclohexyl group of (R)-procyclidine to the subsite of M\(_1\) and M\(_4\) as compared to M\(_2\) receptors.
(R)-Hexahydro-difenidol has a higher affinity for M\(_1\) receptors in NB-OK 1 cells, pancreas M\(_3\) and striatum M\(_4\) receptors (pKi 7.9 to 8.3) than for cardiac M2 receptors (pKi 7 .0). (8)-Hexahydro-difenidol, by contrast, is nonselective (pKi 5.8 to 6.1). Our goal in the present study was to evaluate the importance ofthe hydrophobic phenyl, and cyclohexyl rings of hexahydro-difenidol for the stereoselectivity and reeeptor selectivity of hexahydro-difenidol binding to the four muscarinic receptors. Our results indieated that replacement of the phenyl ring of hexahydro-difenidol by a cyclohexyl group <~ dicyclidol) and ofthe cyclohexyl ring by a phenyl moiety <~ difenidol) indueed a !arge (4- to 80-fold) decrease in binding affinity for all musearlnie receptors. Difenidol had a signifieant preference for M\(_1\) , M\(_3\) , and M\(_4\) over M\(_2\) receptors; dicyclidol, by eontrast, had a greater affinity for M\(_1\) and M\(_4\) than for M\(_2\) and M\(_3\) receptors. The binding free energy deerease due to replacement ofthe phenyl and the cyelohexyl groups of(R)-hexahydro-difenidol by, respectively, a eyclohexyl and a phenyl moiety was almostadditive in the ease of M\(_4\) (striatum) binding sites. In the ease ofthe cardiac M\(_2\), pancreatic M\(_3\) , or NB-OK 1 M\(_1\) receptors the respective binding free energies were not eompletely additive. These results suggest that the four (R)-hexahydro-difenidol ''binding moieties" (phenyl, cyclohexyl, hydroxy, and protonated amino group) cannot simultaneously form optimal interaetions with the M\(_1\), M\(_2\), and M\(_3\) muscarinic receptors. When eaeh of the hydrophobic groups is modified, the position of the whole molecule, relative to the four subsites, was changed to allow an optimal overall interaction with the musearlnie receptor.
(SiR,CR)- and (SiS,CR)-t-butyl(l-hydroxyethyl)methylphenylsilane [(SiR,CR)-2 and (SiS,CR)-3] have been prepared by (R)-selective microbial rcduction of racemic acetyl(t-butyl)methylphenylsilane (rac-1) using resting free cells of the yeast Trigonopsis variabilis (DSM 70714) or the bacterium Corynebacterium dioxydans (ATCC 21766). The biotransfonnations were carried out on a 10 g scale. Afterseparation by column chromatography on silica gel, the optically active diastereomers (SiR,CR)-2 and (SiS,CR)-3 produccd by T. variabilis were obtained in good yields [74% ((SiR,CR)-2). 78% ((SiS,CR)-3)]. The products obtained from the reduction with C. dioxydans were isolated in significantly lower yields [20% ((SiR,CR)-2), 20% ((SiS,CR)-3)]; reaction conditions not optimized). Both bioconversions gave products with high enantiomeric purities (T. variabilis: 91% ee ((SiR,CR)-2), 96% ee ((SiS,CR)-3); C. dioxydons: ~ 991 ee ((SiR,CR)-l), ~ 99% ee ((SiS,CR)-3)). To throw light on the stereochemical aspects of these biotransfonnations, an X-ray diffraction study was carried out on the 3,5-dinitrobenzoate of rac-(SiR,CS/SiS,CR)-3. In addition, 1H NMR spectroscopic stereochemical correlation studies were performed with the (S)-MTPA esters derived from (SiR,CR)-l, (SiS,CR)-3, rac-(SiR,CRjSiS,CS)-2 and rac-(SiR,CSjSiS,CR)-3 [rac-(SiR,CR/ SiS,CS)-2 and rac-(SiR,CS/SiS,CR)-3 were obtained by reduction of rac-1 with LiAIH\(_4\) in diethylether, followed by chromatographic separation of the diastereomers on silica gel]. These stereochemical studies allowed assignment of the absolute configurations and enantiomeric purities of the biotransformation products.
Wc invcstigatcd thc binding properlies of thc (R)- and (Sl-cnantiomcrs of thc muscarinic antagonists trihcxyphcnidyl, procyclidinc, hcxahydro-difcnidol. p-fluoro-hcxahydro-difcnidol. hcxbutinol, p-fluoro-hcxbutinnl. and thcir corrcsponding methiodidcs at muscarinic M\(_1\), M\(_2\)• M\(_3\) and M\(_4\) receptor subtypes. In addition. binding properlies of thc (R)- and (S)-cnantiomcrs of oxyphcncycliminc wcrc studicd. The {R)- cnantiomcrs (cutomcrs} of all the compounds had a grcatcr affinity than the (S)-isomcrs for thc four muscarinic rcccptor subtypcs. Thc binding pattcrns of thc (R)- and (S)-enantiomers wcrc gcncrally different. We did not obscrvc any gcncral corrclation hctwccn thc potcncy of thc high-affinity enantiomer and Lhc affinity ratio (cudismic ratio) of the two cnantiomcrs. Thc rcsuhs arc discusscd in tcrms of a 'four suhsitcs' binding modcl.
1 Tbc affinities of the (R)- and (S)-enantiomers of hexahydro-difenidol (1) and its acetylenie analogues hexbutinol (2), hexbutinol methiodide (3) and p-fluoro-hexbutinol (4) (stereochemieal purity > 99.8%) for musearlnie receptors in rabbit vas deferens (M1), guinea-pig atria (M2) and guinea-pig ileum (M3) were measured by dose-ratio experiments. 2 The (R)-enantiomers consistently showed higher aßinities than the (S)-isomers. The stereosclectivity ratios [(R)/(S)] wcrc greatest with thc enantiomers of 1 (vas deferens: 550; ilcum: 191; atria: 17) and least with thosc ofthc p-Fluoro-analogue 4 (vas defercns: 34; ileum: 8.5; atria: 1.7). 3 The enantiomerie potency ratios for compounds 1-4 were highest in rabbit vas deferens, intermediate in guinea-pig ileum and much less in guinea-pig atria. Thus, these ratios may serve as a predietor of muscarinic receptor subtype identity. 4 (S)-p-Fluoro-hexbutinol [(S)-4] showed a novel receptor selectivity profile with preference for M\(_3\) receptors: M\(_3\) > M\(_2\) \(\geq\) M\(_1\)• 5 These results do not conform to Pfeiffer's rule that aetivity differences between enantiomers are greater with more potent compounds.
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